Картографическая база данных

Под картографической базой данных (КБД) понимается специально организованная для целей судовождения совокупность картографических и навигационно-гидрографических данных на весь Мировой океан либо его определенную часть.

В КБД входят файлы: каталога-справочника ЭК, цифровых данных основных ЭК, таблицы разграфки, таблицы классификации и кодирования картографических объектов (КО), таблицы опорных точек аппроксимации меркаторской проекции, таблицы селекции объектов ЭК, библиотека символов, сокращений и их описаний и др.

Каталог справочник служит для поиска и выбора данных ЭК. Он содержит идентификаторы ЭК и соответствующие им физические адреса файлов ЭК. Составление этого каталога производится автоматически специальной программой при первичной загрузке файлов ЭК в базу.

Структура файлов ЭК ориентирована на быстрый поиск и вывод данных для отображения ЭК. В начале файла ЭК помещается дескриптор, который содержит общие данные для карты, описание характеристик, признаков и текста, обеспечивающих быстрый поиск нужной информации в файле. В этой части файла приводится следующая информация географический идентификатор (номер карты), определяющий положение района на карте мира; название карты, единицы измерения координат, высот и глубин; горизонтальный геодезический датум; нуль глубин; оригинальный масштаб ЭК, минимальный и максимальный масштабы отображения ЭК, магнитное склонение, дата формирования данных ЭК и др. В описании характеристик текста приводятся сведения: о типах данных, об источнике. Получения информации ЭК и надежности ее информации, о признаках приоритета данных (базовая, стандартная, дополнительная информация) и др.

Непосредственно ЭК в файле задана в виде совокупностей записей переменной длины о картографических объектах. Среди КО различают точечные (point), линейные (line), контурные или площадные (areal). Точечные объекты изображаются с помощью таблицы и генератора условных знаков. Линейные КО представляются линиями (непрерывными, пунктирными, и др.) соответствующего цвета или в виде цепочки условных знаков вдоль линии (например, границы запретных районов). Площадные объекты могут быть с цветовым заполнением контура и без заполнения. Произвольной формы линии на карте (береговая черта, изобаты и др.) задаются набором точек, между которыми они аппроксимируются отрезками прямых. Шаг дискретизации кривых определяется графической точностью исходного материала и разрешающей способностью дисплея.

Запись КО в общем случае состоит из четырех основных частей (полей): I, Т, М, S. Первое поле отводится идентификатору I (имени) объекта, позволяющему однозначно определить объект в составе данных ЭК. Во втором поле помещается признак Т типа объекта, который присваивается объекту согласно кодификатора и определяет его условное изображение. В поле М (метрика), помещаются координаты, характеризующие пространственное положение объекта на земной поверхности. В четвертом поле содержится семантическая характеристика S (атрибуты) объекта, которая определяется набором свойств объекта (географическое название, высота, глубина и другие характеристики).

Код типа КО определяется в соответствии с системой классификации и кодирования картографической информации. Эта система должна удовлетворять трем требованиям: иметь иерархическую структуру, использовать картографические символы IHO, обеспечивать возможность добавления новых и изменения старых данных; Например, данные для всех карт обычно распределяются по семи разделам: искусственные объекты, гидрография, гипсография, физиография, растительность, демаркация и общий раздел. В свою очередь каждый раздел подразделяется на подразделы. Например, гидрография подразделяется на прибрежную гидрографию, порты и бухты, средства навигационного ограждения, опасности, глубины, характер дна, течения, снег и льды. В свою очередь подразделы разбиты на более мелкие подразделы. Код типа объекта обычно формируется в зависимости от места КО в системе классификации.

Метрическое описание объекта включает в себя совокупность координат, полностью определяющих пространственное положение этого КО. Точечный объект на земной поверхности определяется только одной парой координат. Линейные и контурные КО задаются количеством координат, соответствующем числу образующих их точек. В целях экономного использования памяти для хранения данных ЭК применяются дельта-координаты (приращения) относительно юго-западного угла карты. В этом случае в общее описание карты в файле вносятся координаты юго-западного угла карты.

При синтезе ЭК данные метрики используются для графического изображения объекта. Символьные характеристики непосредственно в изображении не участвуют, они выводятся в виде текста по запросу оператора в алфавитно-цифровой форме.

В конце файла ЭК помещаются записи текстовой информации для оператора, характеризующие словесно картографические объекты.

Регулирование картографической нагрузки обеспечивается таблицей селекции данных, определяющей группы объектов, отображаемых по запросу оператора.

Другие базы данных

При решении задач судовождения необходимы сведения из многочисленных навигационных пособий. Чтобы ускорить поиск этой информации, в памяти НИКС, помимо КБД, могут помещаться и другие базы данных: корректур; предварительной прокладки;

рекомендованных маршрутов; данных для предвычисления приливо-отлиеных явлений; сведений о навигационных средствах (огнях, знаках, радиотехнических и радиолокационных средствах), данных о средствах связи и расписании их работы, правил плавания, сведений о портах, данных о судне, его маневренных и других характеристиках и т.д. Охарактеризуем некоторые из этих баз.

База данных корректур состоит из каталога-справочника корректур и файлов еженедельных извещений мореплавателям. Файлы корректур представляют собой совокупности записей, обеспечивающих выполнение программно реализуемой корректуры картографической информации, содержащейся в файлах основных ЭК.

База рекомендованных маршрутов включает файл каталог списка маршрутов и файлы маршрутов. Файл маршрута содержит его номер, название, координаты путевых точек, значения допустимых отклонении от линии пути, перечень генеральных карт, перечень путевых карт.

Файл предварительной прокладки содержит название маршрута, номера и координаты путевых точек, значения курса и скорости на отрезках маршрута и другие данные, требуемые практикой судовождения.

База программ.

База программ включает системные, вспомогательные и прикладные программы.

Характеризуя системные программы, необходимо отметить следующее. Операционная система компьютера состоит из двух частей. Основная (резидентная) часть, которую составляют программы, непрерывно находящиеся в работе, находится в оперативной памяти компьютера. Остальные части ОС помещаются во внешней памяти в базе программ и вызываются в оперативную память по надобности. Аналогично на две части разделяются и программы системы управления базами данных. Программы ОС и СУБД, записанные в базе программ, называются системными. К ним относятся программы: организации диалога с НИКС, облегчения ввода ручной корректуры; драйверы, т.е. программы организации связи компьютера с датчиками информации и другими устройствами; графический пакет, включающий программы генерации условных знаков, поворота и отображения графических элементов, закраски площадей; программы, обеспечивающие выполнение процедур генерализации и селекции данных, программы преобразования координат КО, отсечения объектов и формирования дисплейного файла и др.

В прикладные программы входят программы решения задач судовождения; программы выполнения задач предварительной и исполнительной прокладки; программы анализа картографической, гидрографической и навигационной информации на пути следования для выработки предупреждений судоводителям; программы ведения судового журнала и др.